【文章內(nèi)容簡介】 管外表面至殼體內(nèi)壁的最短距離，=，一般不小于8mm所以在這里取10mm；所以 =1800210=1780mm（3）換熱管長度有布管分布圖可知，管子的根數(shù)為2740根，所以：dL=，所以L==.（4）拉桿定距管根據(jù)GB1511999《管殼式換熱器》表43可知，拉桿直徑為=16mm，根據(jù)表44可知，拉桿的數(shù)量為12根，拉桿的連接尺寸按GB1511999《管殼式換熱器》圖42和表45 確定，拉桿直徑=16mm，拉桿螺紋公稱直徑=16mm，拉桿簡要結構如下圖23所示：圖23 拉桿定距管此時=20mm，60mm,b=, 拉桿長度L按需要確定，拉桿應盡量均勻布置。 （5）接管容器接管一般采用無縫鋼管，物料入口處的接管公稱直徑為500mm，根據(jù)HG205801998《鋼制壓力容器設計基礎規(guī)定》表56可得最小接管壁厚為10mm，接管外徑為=508mm，管側物料出口接管的公稱直徑為600mm，根據(jù)上表56可知最小接管壁厚為10mm，接管外徑為=610mm。殼側入口接管公稱直徑為400，有表56可知最小接管壁厚為10mm，殼側出口公稱直徑為150。殼側放凈口接管公稱直徑為25mm，，放空口和放凈口一樣。（6）管法蘭的選用[15]根據(jù)HG/T20592206352009《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》選用制管法蘭。：DN500mm的接管：蘭外徑D為715mm，螺栓孔中心圓直徑K為650mm，法螺栓孔直徑L為33mm，螺栓孔數(shù)量為20個，螺栓選M30，法蘭厚度為44mm，法蘭內(nèi)徑為578mm，法蘭高度90mm；DN600mm的接管：蘭外徑D為840mm，螺栓孔中心圓直徑K為770mm，法螺栓孔直徑L為36mm，螺栓孔數(shù)量為20個，螺栓選M33，法蘭厚度為54mm，法蘭內(nèi)徑為670mm，法蘭高度95mm；DN400mm的接管：蘭外徑D為580mm，螺栓孔中心圓直徑K為525mm，法螺栓孔直徑L為30mm，螺栓孔數(shù)量為16個，螺栓選M27，法蘭厚度為32mm，法蘭內(nèi)徑為464mm，法蘭高度85m。DN150mm的接管：蘭外徑D為285mm，螺栓孔中心圓直徑K為240mm，法螺栓孔直徑L為22mm，螺栓孔數(shù)量為8個，螺栓選M20，法蘭厚度為22mm，法蘭內(nèi)徑為184mm，法蘭高度55mm； DN25mm的接管：蘭外徑D為115mm，螺栓孔中心圓直徑K為85mm，法螺栓孔直徑L為14mm，螺栓孔數(shù)量為4個，螺栓選M12，法蘭厚度為18mm，法蘭內(nèi)徑為46mm，法蘭高為40mm.（7）封頭管箱封頭：由JB/T47262002《補強圈、鋼制壓力容器用封頭》由筒體直徑1800m選直邊高度h=25mm，曲面高度為450mm，厚度為12mm，，橢圓形封頭的總深度為475mm。（8）附件根據(jù)GB1511999《管殼式換熱器》可知，質(zhì)量大于30kg的管箱封頭宜設置吊耳。吊耳支座有JB/《容器支座》選擇B7型支座。（9）換熱器主體材料的選用根據(jù)GB1511999《管殼式換熱器》的材料選擇原則及工藝要求，管程選用16Mn，殼程選用16MnR。第3章 強度校核第 筒體由GB1501998《鋼制壓力容器》P26的內(nèi)壓圓筒的計算可知：設計溫度下圓筒的計算厚度按下式31計算：式中： δ：筒體的計算厚度，mm； ：計算壓力（取設計壓力），MPa； ：筒體的內(nèi)直徑，mm。 ：設計溫度下材料的需用應力，MPa； ：焊接接頭系數(shù)。參數(shù)值的確定： ，有工藝條件表得知=1800mm，由GB1511999《管殼式換熱器》P19表8知筒體的焊接接頭系數(shù)按100%無損探傷檢測，選=。故筒體的設計厚度為：考慮到筒體的腐蝕，設計厚度為=δ==根據(jù)GB1501998《鋼制壓力容器》表8可知內(nèi)徑在15002000mm的筒體的最小厚度為12mm，所以在這里取為14mm。名義厚度：==14mm所以有效厚度： ==筒體的強度校核：液壓試驗（GB1511999《管殼式換熱器》P14公式33可知）：式中： ：試驗壓力，MPa； P：設計壓力（有工藝條件確定），MPa； ：換熱器元件材料在試驗溫度下的許用應力，MPa； ：換熱器元件材料在設計溫度下的許用應力，MPa；經(jīng)查GB1501998《鋼制壓力容器》表41知 =170MPa =144MPa 則壓力試驗應按GB1511999《管殼式換熱器》公式37： 校核圓筒應力.式中： ：試驗壓力下圓筒的應力，MPa； ：筒體的內(nèi)直徑，mm。 ：試驗壓力，MPa； ：圓筒的有效厚度，mm；代入數(shù)據(jù)知：應滿足下列條件： ，其中：圓筒材料在試驗溫度下的屈服點，MPa；由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得 =345MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得：==顯然： 因而筒體的厚度滿足該工藝條件的要求強度。所以筒體厚度。第3．2節(jié) 管箱短節(jié)的設計及校核 選管箱短節(jié)材料為16MnR，假設其壁厚為616mm，由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得在設計溫度下的許用應力為=170MPa，由GB1501998《鋼制壓力容器》P26式51可知：代入數(shù)據(jù)得： 而設計厚度： ==+=圓整后取 ： =8mm由GB1511999《管殼式換熱器》P19表8可知最小取為14mm。有效厚度 =c= 143=11mm強度校核：由液壓試驗（GB1511999《管殼式換熱器》P14公式33可知），經(jīng)查GB1501998《鋼制壓力容器》表41知 =170MPa =170MPa則壓力試驗應按GB1511999《管殼式換熱器》公式37：校核管箱短節(jié)應力代入數(shù)據(jù)知：應滿足下列條件： ，其中：管箱短節(jié)材料在試驗溫度下的屈服點，MPa；由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得 =325MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得：==顯然 (36)因而管箱短節(jié)的厚度滿足該工藝條件的要求強度。所以管箱短節(jié)厚度。第3．3節(jié) 管箱封頭的強度校核管箱封頭的計算厚度按GB1501998《鋼制壓力容器》式71可知：式中： ：管箱封頭的計算厚度，mm； ：計算壓力（取設計壓力），MPa； ：管箱封頭的內(nèi)直徑，mm。 ：設計溫度下材料的需用應力，MPa； ：焊接接頭系數(shù)。代入數(shù)據(jù)知：按JB/T47462002《鋼制壓力容器用封頭》[23]設計封頭時，封頭厚度取為12mm，所以取=12mm，因此名義厚度：==12mm有效厚度===強度校核：由液壓試驗（GB1511999《管殼式換熱器》P14公式33可知：經(jīng)查GB1501998《鋼制壓力容器》表41知 =170MPa =156MPa則壓力試驗應按GB1511999《管殼式換熱器》公式37：校核管箱封頭應力。代入數(shù)據(jù)知：應滿足下列條件： ，其中：管箱封頭材料在試驗溫度下的屈服點，MPa；由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得 =345MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得：==顯然 因而管箱封頭的厚度滿足該工藝條件的要求強度。所以取管箱封頭厚度為12mm。第3．4節(jié) 換熱管的設計及強度校核換熱管的厚度計算按GB1501998《鋼制壓力容器》P26式51計算：其中==20 ，GB1501998《鋼制壓力容器》表43查得取為163MPa代入數(shù)據(jù)得：根據(jù)GB1511999《管殼式換熱器》因此名義厚度：==有效厚度：==1mm強度校核：由液壓試驗GB1511999《管殼式換熱器》P14公式33可知：經(jīng)查GB1501998《鋼制壓力容器》表41知 =163MPa =163MPa則壓力試驗應按GB1511999《管殼式換熱器》公式37：校核換熱管應力。代入數(shù)據(jù)知：應滿足下列條件： ，其中：換熱管材料在試驗溫度下的屈服點，MPa；由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得 =345MPa，有前面知 = 代入其他數(shù)據(jù)得：==顯然因而換熱管的厚度滿足該工藝條件的要求強度。所以取換熱管的厚度為12mm。第3．5節(jié) 管箱法蘭的設計管法蘭采用整體法蘭，其基本尺寸如下：法蘭外徑=1995mm 法蘭內(nèi)經(jīng)=1803mm法蘭有效厚度=90mm 翻邊直徑=0錐徑高度h=4寬度mm 頸部小端寬度=18mm經(jīng)部大端=26mm 法蘭材料選用16Mn由GB1501998《鋼制壓力容器》表41查得=150MPa =147MPa螺栓選用35GrMoA.由GB1501998《鋼制壓力容器》P24表47查得螺栓材料的=228MPa =199MPa，螺母選用30GrMoA.由GB1501998《鋼制壓力容器》P24表47查得螺母材料的=167MPa =140MPa.墊片選用金屬包墊片，連接面形成凹凸面形式。墊片的設計：（1）按GB1501998《鋼制壓力容器》P93表92選取金屬包墊片《金屬板內(nèi)包在棉》的特性參數(shù)可得：墊片系數(shù)m=，比壓力y=，按JB/47062000《壓力容器法蘭》P16表2選取公稱直徑為1800mm的墊片系數(shù)為D=1877mm d=1837mm。由按GB1501998《鋼制壓力容器》P94查得墊片的基本密封寬度為 ,（18771837）=20mm，有效密封厚度b===11. 3mm （2）墊片壓緊力作用中心圓直徑因為=，所以=D2b==（3）墊片壓緊力a. 預緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB1501998《鋼制壓力容器》P94式（91）計算：====b．操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB1501998《鋼制壓力容器》P94式（92）計算：====螺栓的設計[25]：螺栓的布置：由JB/T47032002 P52表一知公稱直徑在該范圍內(nèi)的法蘭應選用的螺栓公稱直徑為M27螺栓。法蘭徑尺寸，及螺栓間距上的最小值按GB1501998《鋼制壓力容器》P95表（93）選取，其中：螺栓中心至法蘭徑部與法蘭背面交點的徑向距離，mm，：螺栓中心至法蘭外徑的徑向距離，mm。選M27的螺栓，則=27mm，=38mm，=28mm，L=62mm。有以下可知，螺栓公稱直徑為=27mm，則其小徑=，中經(jīng)=（參考《機械設計手冊》第2卷）螺栓小徑面積A=螺栓載荷預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB1501998《鋼制壓力容器》P95式（94）計算：====操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB1501998《鋼制壓力容器》P94式（92）計算： ==螺栓面積：（1）預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓面積按式P95（96）計算（2） 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按GB1501998《鋼制壓力容器》P95式（97）計算：需要的螺栓面積取的最大值，故：==，實際螺栓面積應不小于需要的螺栓面積螺栓數(shù)目 因為螺栓數(shù)是4的倍數(shù)，所以取n=64.操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力按GB1501998《鋼制壓力容器》P94式（92）計算：=== =螺栓設計載荷：預緊狀態(tài)螺栓設計載荷按GB1501998《感知壓力容器》P96（98）計算：操作狀態(tài)螺栓設計載荷按GB1501998《感知壓力容器》P96（99）計算：W== 法蘭設計：法蘭力矩《鋼制壓力容器》P96式（910）計算：式中： =； ：螺栓中心至作用位置處的徑向距離，mm；按表（94）計算：（其中為螺栓中心圓直徑）則===《鋼制壓力容器》P96式（911）計算：=式中：按表94計算，則：===51mm根據(jù)GB1501998《鋼制壓力容器》P113可知：===F====F==則： = ==c .法蘭設計力矩法蘭設計力矩取以下大值：故取=174842012 形狀參數(shù)按GB1501998《鋼制壓力容器》計算：===由JB47032000《壓力容器法蘭》P52表1知，h=40mm則 查GB1501998《鋼制壓力容器》p99圖97